SE439264B - Sett att pa en centrifugalgjutkokill for gjutning av koppar eller dess legeringar pafora en gasgenomslepplig, gasutvecklingsfri, vermeledande beleggning av ett bestrykningsmedel - Google Patents

Description

80055 44'5 10 15 20 25 30 35 2 Al2O3 som oorganiskt bindemedel. Därigenom erhålles ett bestrykningsmedel, som skapar en värmeledande, gasgenom- släpplig beläggning på insidan av centrifugalgjutkokil- len och som självt är gasutvecklingsfritt. Detta skikt bildar därför ett skyddsskikt, som även vid värmepåver- kan av den flytande smältan själv inte utvecklar någon gas, men som är i stånd att avleda de gaser, som fri- göres vid avkylning av smältan, utmed kokillväggen resp vid kokilländarna. Detta skikt är också i stånd att snabbt avkyla smältan i ändamål att åstadkomma en fin 'struktur hos gjutstycket, eftersom det tunna beläggnings- skiktet inte skapar något nämnvärt motstånd mot värme- överföringen från den gjutna metallen till kokill- vâggen. Därigenom uppstår vid gjutningen mycket snabbt ett fast metallskikt på gjutstyckets utsida. Detta fasta metallskikt förhindrar att de ringa gasmängder, som uppstår vid gjutstyckets utsida, tränger genom in- åt genom gjutstycket. Eftersom genomgående blåsor för- hindras, förbättras gjutstyckets kvalitet väsentligt, och isynnerhet uppnås en i stor utsträckning likformig struktur, varigenom den ytterligare bearbetningen kan reduceras väsentligt jämfört med vad som är fallet vid vanliga centrifugalgjutförfaranden för koppar eller dess legeringar. Dessutom kan kokilltemperaturen vid gjutningen hållas förhållandevis låg. Vid tillfredsställande kyl- ning av kokillen under gjutningen och efter gjutningen 'kan kokillinnerytans temperatur hållas förhållandevis låg jämfört med vid konventionella gjutförfaranden, var- igenom med hänsyn till bestrykningskompositionens ringa värmeisolering man erhåller en särskilt snabb stelning av smältan och som följd därav en ökning av râämnets tekniska värde. Dessutom förhöjs kokillivslängden väsent- ligt.

Uppfinningen har till ändamål att ytterligare för- bättra ett dylikt förfarande, speciellt med avseende på kvaliteten hos de erhållna gjutstyckena och deras tek- niska värden (framförallt draghållfasthet, brottöjning och Brinellhårdhet), så att felfri centrifugalgjutning / PÛÛR QUÅUTY 10 15 20 25 30 35 80055 44-5 3 kan ske även av mycket tunnväggiga gjutstycken av koppar eller dess legeringar. Detta ändamål uppnås vid uppfin- ningen i huvudsak därigenom, att ett bindemedelsfritt och vätmedelsfritt bestrykningsmedel pàsprutas, vilket innehåller titandioxid (TiO2) som huvudsaklig eller ensam beståndsdel för det pulverformiga materialet, och att be- strykningsmedlets dispergeringsmedel snabbt föràngas återstodsfritt under äng- respektive skumbildning för erhållande av en porös beläggning med uppluckrad struktur.

Ytterligare kännetecken hos uppfinningen framgår av de osjälvständiga patentkraven.

Det har visat sig att man genom utnyttjande av en dylik bestrykningskomposition kan uppnå ändå bättre resul- tat isynnerhet ändå tunnväggigare gjutstycken av bättre kvalitet, än vad som var möjligt med det tidigare beskriv- na zirkoniumdioxid-bestrykningsmedlet. Denna minskning av gjut-styckets minsta väggtjocklek är särskilt iögonenfal- lande när titandioxid, isynnerhet ren, företrädesvis 99 % ren titandioxid, helt utgör bestrykningsmedlets pulver- formiga material. En fördel vid användning av möjligast ren titandioxid är även att den har en specifik vikt av 4,8- 5,0, medan däremot den specifika vikten för zirkondioxid ligger vid 9,0-9,5. Därigenom blir inte bara vikten av den beläggning som bildas på kokillinner- väggen mindre, utan på grund av sin lägre vikt förblir titandioxiden också längre svävande i suspensionens dispergeringsmedel än zirkondioxid.

Titandioxid i pulverform har emellertid stark be- nägenhet för dammbildning. Om detta är störande förfares enligt uppfinningen lämpligen så, att det pulverformiga materialet utgöres av titandioxid, upp till 50 vikt% zirkoniumoxid (zirkoniumdioxid) och upp till 5 % alumi- niumoxid (AIZO3). Med zirkoniumoxid avses här naturren zirkoniumoxid, vars huvudbeståndsdelar är zirkoniumdi- oxid (ZrO2) och kiseldioxid (S102). Även dessa bland- ningar ger vid användning som pulverformigt material (LUAUTY i 8005544"5 10 20 25 30 35 4 för bestrykningsmedel resultat, som är bättre än den kända.användningen av bestrykningsmedel baserat på zirko- niumdioxid. Minskningen av den minsta väggtjockleken är visserligen inte längre så påfallande jämfört med användning av ett zirkoniumdioxidbestrykningsmedel, var- för man således inte längre kan gjuta gjutstycken med lika tunna väggtjocklekar, men reningen av gjutstyckena är lättare och man undviker dammbildning, särskilt genom en tillsats av Al203 eller zirkoniumoxid.

Titandioxiden har vid uppfinningen lämpligen en medelkornstorlek av ca 15 pm. Densiteten hos ett dylikt titandioxidpulver ligger vid 3,9 och siktåterstoden vid 63 um ligger under 0,01 %, medan den vid 44 pm är något mer än 0,05 %. Siktåterstodens kornstorlek, bestämd en- ligt DIN 53195, är något större än 63 Pm. Man kan emel- lertid med goda resultat för gjutstyckena även använda titandioxid, som har en från de nämnda kornstorlekarna avvikande, isynnerhet större kornstorlek, men vid an- vändning av grovkornig titandioxid är pâföringen av bestrykningsmedlet på kokillen något svårare och man måste välja en större skikttjocklek av bestryknings- medlet på kokillen, varigenom värmeöverföringsmotstån- det stiger hos den beläggning som bildas av bestryk- ningsmedlet.

I samtliga fall har det visat sig att det bestryk- ningsmedel, som är uppbyggt av titandioxid som huvud- saklig eller ensam huvudbeståndsdel, är fullständigt fritt från gasutveckling. En orsak härtill kan vara att titandioxidens smältpunkt ligger mycket högt (högre än l800°C) och att därför titandioxiden upp till ca 140000 inte uppvisar några sönderfallsfenomen och därför inte heller kan utveckla några fria gaser. Skikttjockleken hos den på kokillinnerväggen bildade beläggningen står därför helt till förfogande för transport av de gaser som avgår från smältan, utan att beläggningen måste transportera några gaser, som utvecklats i själva beläggningen. Dessutom förebygges gasavgivning från beläggningen till den gjutna metallen. 10 15 20 25 30 35 80055 44-5 5 Såsom tidigare nämnts, kan kokillutgångstemperaturen vid gjutning hållas lägre vid sättet enligt uppfinningen än vad som var möjligt tidigare. Därigenom kan den så kallade àngkuddseffekten vid kokillkylningen minskas eller undanröjas. Med denna effekt avses bildningen av ett àngskikt mellan kokillen och kylvattnet, vilket vä- sentligt minskar värmeavledningen från kokillen. Kyl- ningen verkar därigenom med förbättrad intensitet (vid i övrigt lika förhållanden). Detta medför en snabbare stelning av smältan, varigenom erhålles finare korn hos gjutstycket och därmed bättre värden hos den gjutna pro- dukten. Som bekant skall stelningen av den gjutna smältan vid centrifugalgjutgods av koppar eller dess legeringar ske så snabbt som möjligt till skillnad från Centrifu- galgjutgods av stål eller liknande, vid vilket en sådan snabb avkylning av smältan skall undvikas. Härvid är det även av betydelse att man genom det vid sättet en- ligt uppfinningen använda bestrykningsmedlet erhåller en porös beläggning på kokillväggen, vilket väsentligt bidrar till beläggningens gasgenomsläpplighet. Bestryk- ningsmedlet bibehåller i huvudsak denna porösa karaktär under gjutningen, fastän smältan delvis kan intränga i de ytterst små porerna hos skiktet, som bildats av bestrykningsmedlet, varigenom dessa partier av smältan bringas ändå närmre kokillinnerväggen, vilket förbättrar värmeöverföringen från smältan till kokillen. En till- räckligt stor andel porer förblir emellertid fria för att säkerställa bestrykningsmedlets nödvändiga gas- genomsläpplighet, så att eventuell gas, som bildas vid gjutstyckets utsida säkert kan avledas utåt längs den av bestrykningsmedlet bildade beläggningen till kokill- ändarna. _ Vid sättet enligt uppfinningen är det viktigt att bestrykningsmedlet respektive det därav erhållna beläggningsskiktet i möjligaste mån är fritt från binde- medel och vätmedel, eftersom bindemedel respektive vät- niIIRLITY 10 15 20 25 _30 35 8005544-5 6 medel påverkar porositeten, som är väsentlig för de gynn- samma egenskaperna hos bestrykningsmedlet vid sättet enligt uppfinningen. Av samma skäl hålles kokilltempera- turen vid ca 140-l7OUC under påföringen av bestryknings- medlet. Vidare har det visat sig att påsprutning av be- strykningsmedlet på den roterande kokillinnerväggen ger väsentligt bättre resultat än ingjutning av be- strykningsmedlet i den roterande kokillen eller pâpen- sling av bestrykningsmedlet. Ingjutning ger nämligen ojämna ställen i beläggningen och vid pâpensling kan penseldrag inte undvikas. Insprutningen av bestryknings- medlet i kokillen kan ske med tryckluft. Härvid förfares vid en föredragen utföringsform enligt sättet för upp- finningen så, att bestrykningsmedlet pâsprutas kokill- innerväggen med ett sprutmunstycke i flera skikt, var- vid sprutmunstycket föres fram och åter flera gånger på ett sådant avstånd från den uppvärmda kokillväggen att det förut påförda skiktet torkas innan nästa skikt påföres. Härigenom säkerställas att torkningen av det påförda beläggningsskiktet sker snabbare vid dess yta än den påföljande tillförseln av titandioxidkorn, var- igenom beläggningens porösa karaktär garanteras på bästa sätt. Härvid är det vid uppfinningen lämpligast att under påsprutningen av bestrykningsmedlet rotera kokil- len med ett varvtal, på i och för sig känt sätt, runt dess axel, vilket varvtal är lägre än det varvtal som används under gjutningen av smältan. Förtätningseffek- ten hos det påförda bestrykningsmedlet på grund av cen- trifugalkrafterna begränsas därigenom.

Som dispergeringsmedel för bestrykningsmedlet lämpar sig bäst vatten, fastän även andra disperge- ringsmedel, såsom alkohol, som avdunstar utan återstod, kan användas. Av ekonomiska skäl föredrages emeller- tid vatten för framställningen av dispersíonen respek- tive suspensionen. Härvid är det vid uppfinningen möj- ligt att under skumbildning snabbt förånga det vatten ä*- Poon f aUAurv ¿ 10 15 25 30 35 8005544-5 7 som bildar dispergeringsmedlet, varigenom beläggningens struktur uppluckras genom vattenângan respektive skum- met, som bortgâr inåt genom beläggningen. Därigenom ökas beläggningens porositet. Efter bortgång av vatten- ångan respektive skummet faller den uppluckrade struk- turen inte samman, eftersom de förhållandevis finför- delade små titandioxidkornen har en relativt rå yta respektive oregelmässig form och därigenom ömsesidigt stöttar upp varandra, vilket ungefär kan jämställas med effekten av en filtning. Vid påföringen av den flytande smältan erhålles visserligen en mindre förtätning av beläggningen, som emellertid förblir så porös att den nämnda bortgângen av gaser utmed det av beläggningen bildade skiktet kan ske utan invändning.

Det har visat sig att det för att uppnå den ovan- nämnda skumbildningen är väsentligt att kokillen upp- hettas till en temperatur av ca 140-l70°C. Vid kokill- temperaturer, som ligger väsentligt lägre än 14000, sker inte längre någon uppskumning av det förångande vattnet. Vid kokilltemperaturer, som ligger väsentligt högre än l70°C, t ex vid 200°C, väter den flytande sus- pensionen inte längre den heta kokillytan vid påföring därpå. Vid uppfinningen föredrages det att som disper- geringsmedel använda destillerat eller mjukt, kalk- fattigt, i möjligaste mån föroreningsfritt vatten med en tysk hårdhetsgrad av högst 8d. Sådant vatten är av drickskvalitet, men kalkfattigt.

EXEMPEL 1 Man skulle genom centrifugalgjutning framställa ett råämne av rödgods enligt DIN 1705, varvid smältan hade sammansättningen Gz-Rg 7, ytterdiametern var 162 mm och innerdiametern var 150 mm, dvs väggtjockleken var 6 mm, samt längden var 660 mm, vilket råämne var avsett för framställning av ett glidlager. Den vågrätt lagrade stâlkokillen förvärmdes till ca l55°C och beskiktades på innerytan under långsam rotation med ca 300 varv/min med en vattenhaltig suspension av ren titandioxid med en QUALITY i sooss44-5 8 medelkornstorlek av ca 15 pm. Beskiktningen utför- des genom att den upprörda bindemedels- och vät- medelsfria titandioxidsuspensionen medelst tryckluft påsprutades genom ett sprutmunstycke i flera skikt 5 på kokillens inneryta tills en beläggning med en lik- ~formig tjocklek av ca 0,2 mm erhölls. Härvid förflyt- tadessprutmunstycket flera gånger fram och åter utmed kokillaxeln. Vattnet hos den påsprutade suspensionen förångades snabbt under skumbildning, varigenom på 10 kokillens innervägg efter bortgång av vattenångan respektive skummet bildades ett skikt med hög porosi- tet av med varandra sammanfiltade titandioxidkorn med oregelbunden form. Sprutmunstycket fördes härvid fram och åter på ett sådant avstånd från den uppvärmda kokill- l5 väggen, och kokilltemperaturen var så hög, att det sus- pensionsskikt som påfördes vid varje fram- och återgång av munstycket torkade innan nästa suspensionsskikt påfördes. Sedan den önskade totaltjockleken hos skiktet av ca 0,2 mm uppnåtts, avbröts påföringen av suspen- 2O sionen och efter torkning av beläggningen tillslöts kokillen och försågs med en ingjutningsanordning för smältan. Med denna ingjutningsanordning ingöts den uppvägda och till över ll50OC upphettade smältan i kokillen, vars varvtal ökades väsentligt över det varv- 25 tal som använts vid påföring av beläggningen till ca 500 varv/min. Gjutningen skedde härvid under använd- ning av en gjuttratt, i vilken upprätthölls en badhöjd av ca 200 mm, varigenom man i gjuttrattens utloppsrör, som var anslutet till gjutrännan, vilken ledde in i 30 kokillen, erhöll ett konstant genomflöde och därmed en likformig tillförsel av smältan i kokillen. Gjut- tiden uppgick till ca 4 s. Sedan gjutningen avslutats avlägsnades ingjutningsanordningen och kokillen kyldes med vatten, varpå råämnet efter stelning uttogs ur 35 kokillen.

Följande tabell visar förbättringen av de tekniska egenskaperna, isynnerhet den väsentliga ökningen av Brinell-hårdheten vid tunna väggtjocklekar, jämfört med 10 15 20 80055 44-5 9 de erfordrade DIN-värdena: Enligt DIN 1705 Enligt för Gz-Rg 7 uppfinningen Draghållfasthet (Kp/mmz) 30 32 Brottöjning (%) 20 25 smell-hårdhet (Kp/mmz) ss 95 - 110 Uppfinningen lämpar sig särskilt för gjutning av koppar och sådana kopparhaltiga legeringar, vid vilka koppar utgör en avgörande eller huvudsaklig bestånds- del, i kokiller, dvs formar som är avsedda att användas flera gånger.

EXEMPEL 2 Man förfor i enlighet med exempel l för framställ- ning av ett råämne med en väggtjocklek av 12 mm, med undantag av att den vattenhaltiga suspensionen innehöll 70 vikt% titandioxid och 30 vikt% zirkoniumoxid.

EXEMPEL 3 Man förfor i enlighet med exempel l för framställ- ning av ett råämne med en Väggtjocklek av 16 mm, med undantag av att den vattenhaltiga beläggningssuspen- sionen bestod av 50 vikt% titandioxid och 50 vikt% zirko- niumoxid (huvudbeståndsdel ZrO2 och SiO2, spår av Al2O3).

Claims (10)

ße@5s44-s 10 15 25 30 10 PATENTKRAV

1. l. Sätt att på en centrifugalgjutkokill för gjut- ning av koppar eller dess legeringar påföra en gas- genomsläpplig, gasutvecklingsfri, samt genom sin tunn- het och porositet värmeledande beläggning av ett be- strykningsmedel, som innehåller pulverformigt material i ett utan återstod förångningsbart dispergeringsmedel, särskilt vatten, varvid kokillen först förvärms och därefter bestrykningsmedlet såsom en suspension i form av ett möjligast likformigt, tunt skikt sprutas på innerväggen av kokillen, som roterar runt sin axel, k ä n n e t e c k n alt därav, att ett bindemedelsfritt och vätmedelsfritt bestrykningsmedel påsprutas, vilket innehåller titandioxid (TiO2) som huvudsaklig eller ensam beståndsdel för det pulverformiga materialet, och att bestrykningsmedlets dispergeringsmedel snabbt förångas återstodsfritt under äng- resp skumbildning för erhållande av en porös beläggning med uppluckrad struktur.

2. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det av vatten bildade dispergeringsmedlet för- ångas snabbt under skumbildning, och att beläggningens struktur uppluckras genom den i riktning inåt genom be- 'läggningen bortgâende vattenångan respektive skummet.

3. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att destillerat vatten eller mjukt, kalkfattigt föroreningsfritt vatten med en tysk hârdhetsgrad av högst 8d används som dispergeringsmedel.

4. Sätt enligt kravet l, 2 eller 3, t e c k n a t därav, att kokillen förvärms till 140-17o°c.

5. Sätt enligt något av kraven l-4, k ä n n e - k ä n n e - t e c k n a t därav, att man använder ett bestryknings- medel, vilket som pulverformigt material innehåller ren, företrädesvis 99 % ren titandioxid. 10 15 20 80055 44-5 ll

6. Sätt enligt något av kraven l-5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att man använder ett bestryk- ningsmedel, vars pulverformiga material består av titandioxid, zirkoniumoxid och upp till 5 vikt% alumi- niumoxid (AIZO3).

7. Sätt enligt något av kraven l-6, k ä n n e - t e c k n a t därav, att man använder ett bestryk- ningsmedel, vars titandioxid har en medelkornstorlek av ca 15 pm.

8. Sätt enligt något av kraven l-7, k ä n n e - t e c k n a t därav, att suspensionen påföres kokill- innerväggen till en tjocklek av 0,1-0,3 mm.

9. Sätt enligt något av kraven 1-8, k ä n n e - t e c k n a t därav, att bestrykningsmedlet sprutas på kokillinnerväggen i flera skikt med ett sprutmun~ stycke, som föres fram och åter på ett sådant avstånd från den upphettade kokillväggen att det förut påförda skiktet torkar innan nästa skikt påföres.

10. Sätt enligt något av kraven 1-9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kokillen roteras med ett lägre varvtal runt sin axel under påsprutningen av be- strykningsmedlet än under gjutningen av smältan. Pound uuAuïv